FIFO IP核報(bào)Memory Collision Error on RAMB36E1解決方案

以前很少用到仿真，這次在仿真的過程中，遇到了某個(gè)警告，于是轉(zhuǎn)過頭又去研究了FIFO中的Safety Circuit的作用。

FIFO在FPGA中用的很多，常用于做少量數(shù)據(jù)的緩存和同步數(shù)據(jù)時(shí)鐘域， 本文將介紹Memory Collision Error on RAMB36E1錯(cuò)誤及相應(yīng)的解決方案，其中涉及到Vivodo FIFO IP核的Safety Circuit設(shè)置。

事情是這樣的，在某個(gè)設(shè)計(jì)中，我需要用異步FIFO同步數(shù)據(jù)的時(shí)鐘域，在這個(gè)工程中，讀寫會(huì)持續(xù)進(jìn)行，雖然讀時(shí)鐘速率是寫時(shí)鐘速率的N倍，但是讀使能N個(gè)讀時(shí)鐘周期才會(huì)拉高一次，所以兩邊速率可以說是一致；在寫入一半的數(shù)據(jù)后，讀過程也開始了，兩邊一讀一寫，F(xiàn)IFO內(nèi)部的數(shù)據(jù)量不增不減。

在仿真的過程中，我遇到了下圖的仿真警告提示。

之所以說不是錯(cuò)誤而是警告，是因?yàn)檫@個(gè)提示并沒有影響最終的結(jié)果。仿真依舊在運(yùn)行，直到結(jié)束。

隨后搜集了一番資料，在參考資料1（AR34859）中，解決方案是對(duì)FIFO內(nèi)部的Block RAM，在雙端口模式下，使用WRITE_FIRST或NO_CHANGE模式;

在資料2（Xilinx Memeory Resource pdf）的17頁，介紹了Block RAM寫模式，幾種模式中，區(qū)別主要在

• WRITE_FIRST: 寫入的數(shù)據(jù)會(huì)馬上出現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸出端口
• READ_FIRST: 寫入數(shù)據(jù)的同時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端口的數(shù)據(jù)還是該地址保存的前一個(gè)數(shù)據(jù)
• NO_CHANGE: 在寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)輸出端口的數(shù)據(jù)會(huì)一直保持前一次讀出的數(shù)據(jù)不變。

最后，官方給出了避免Conflict的建議。雖然，F(xiàn)IFO內(nèi)部確實(shí)使用了Block RAM，但Xilinx對(duì)其加密了，無法看到內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)；官方應(yīng)該不至于在FIFO Block RAM的設(shè)置上有這種錯(cuò)誤，感覺問題并不是出現(xiàn)在這。

把FIFO單獨(dú)拿出來做仿真測(cè)試時(shí)，卻怎么也無法復(fù)原這個(gè)BUG。于是找到參考資料3（FIFO IP核手冊(cè)），在Reset相關(guān)章節(jié)發(fā)現(xiàn)了一點(diǎn)玄機(jī)。

FIFO Asynchronous Reset Timing Without Safety Circuit

在異步FIFO里，只能選擇異步復(fù)位，而FIFO內(nèi)部會(huì)把輸入的異步復(fù)位信號(hào)同步到各自的時(shí)鐘域；根據(jù)上圖，復(fù)位信號(hào)拉低后，還是有一段時(shí)間不能對(duì)FIFO有讀寫操作，那么怎么知道是哪段時(shí)間呢。IP核的設(shè)置里面，可以設(shè)置在復(fù)位狀態(tài)下，F(xiàn)ULL的輸出狀態(tài)，設(shè)置為1，這樣就可以根據(jù)FULL防止寫入，復(fù)位后EMPTY為1，也可以防止讀取。

而在我對(duì)FIFO的操作中，我好心的把異步復(fù)位信號(hào)同步到RD時(shí)鐘域下，然后輸入到FIFO的RST端口，但是卻沒有注意到這個(gè)地方。

我取消了異步復(fù)位信號(hào)的同步，直接輸入到FIFO的RST，復(fù)位與寫使能之間的時(shí)間隔得足夠長(zhǎng)，警告果然消失了。

這里，再介紹另一種方法，選中上圖的Enable Safety Circuit，在Safety Circuit啟用下，時(shí)序圖又變成這樣：

FIFO Asynchronous Reset Timing With Safety Circuit

在復(fù)位后，需要等待WR_RST_BUSY從1到0后，才能進(jìn)行其他的操作（包括復(fù)位和寫）；同理，讀取數(shù)據(jù)也需要等待RD_RST_BUSY從1到0。

此外，Enable Safety Circuit會(huì)同步FIFO內(nèi)部的BRAM輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，具體可以看看參考資料4（AR42571）；文檔也提到了，復(fù)位信號(hào)最好保持MAX(3, C_SYNCHRONIZER_STAGE)個(gè)慢時(shí)鐘周期，兩次復(fù)位中間要間隔6個(gè)慢時(shí)鐘周期。